способ защиты ворот шлюза от навала судов

Формула изобретения

1. Способ защиты ворот шлюза от навала судов, включающий образование встречной волны в камере шлюза, останавливающей судно перед воротами шлюза, отличающийся тем, что для образования встречной волны в районе головы шлюза устанавливают резервуары с водой, которые соединяются с камерой шлюза водоводами, а в водоводах устанавливают быстропадающие затворы с подхватами, на стенах шлюза устанавливают датчики, фиксирующие скорость судна, которые при превышении расчетной скорости судна в камере шлюза подают сигнал на механизмы подхватов затворов, последние освобождают затворы, обеспечивая их падение в затворную нишу и открытие водоводов, при этом вода мгновенно поступает в камеру шлюза, образуя в камере шлюза волну, перемещающуюся навстречу судну.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для защиты ворот от удара судов, следующих с нижнего бьефа, используют попуски воды со стороны верхнего бьефа или вышерасположенной камеры, для чего в голове шлюза устанавливают водоводы с быстропадающими затворами.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что для быстрых попусков воды, образующих волну, используют существующие галереи наполнения-опорожнения шлюза, для чего в галереях рабочие затворы дооборудуют системой быстрого открытия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к судоходным шлюзам, и предназначено для защиты ворот шлюзов от навала судов.

Навал судна на ворота шлюза наиболее опасное событие, происходящее в процессе судопропуска. При навале судна происходит повреждение элементов ворот шлюза, а иногда и полное их разрушение, это приводит к мгновенной сработке шлюзовой призмы, к аварии как судна так и шлюза.

Причинами навала судна на ворота являются ошибки судоводителя или отказ на судне дистанционной системы управления, в результате чего исключается реверс системы движения судна и судно, двигаясь по инерции, ударяет носом ворота шлюза.

Практика эксплуатации шлюзов показала, что наблюдаются следующие случаи навалов на ворота:

1-й случай - навал судна происходит на ворота нижней головы шлюза при входе его в камеру, так как в момент удара ворота верхней головы открыты, разрушение нижних ворот приводит к сработке верхнего бьефа гидроузла, если на верхней голове нет аварийных ворот, перекрывающих поток воды,

2-й случай - удар судна происходит на ворота верхней головы в момент входа его в камеру со стороны нижнего бьефа, данный случай наиболее опасен для низконапорных шлюзов, а также в шлюзах, имеющих несколько ступенчато расположенных камер, когда на верхней голове отсутствует стенка падения. Если на верхней голове установлены двухстворчатые ворота и при этом напор воды со стороны верхнего бьефа незначителен, то удар в такие ворота приводит к раскрытию ворот и сработке верхнего бьефа.

Для защиты ворот от навала судов на существующих шлюзах используются различные системы, которые обычно включают два элемента:

- заградительный элемент (канат, цепь, балка, ферма), перекрывающий судоходный пролет шлюза перед воротами;

- амортизаторы (гидроцилиндры, фрикционы, противовесы), соединенные с заградительным элементов и воспринимающие энергию от навала судна.

Все существующие системы, предохраняющие ворота шлюзов от навала судов, имеют эксплуатационный недостаток, который заключается в следующем:

перед каждым входом судна в шлюз необходимо установить заградительный элемент в судоходный пролет перед воротами, а после входа судна в шлюз заградительный элемент (канат, цепь, балка, ферма) убрать из судоходного пролета.

Имеются три системы наводки заградительного элемента на судоходный пролет:

1-я система - заградительный элемент расположен на дне шлюза ниже осадки входящего судна, а перед входом судна специальными механизмами заградительный элемент поднимается выше уровня воды,

данная система имеет сложные узлы соединения заградительного элемента с амортизаторами, расположенными на стенах шлюза,

2-я система - заградительный элемент расположен выше надводных надстроек судна, для чего подвешен на 2-х специальных пилонах, установленных на стенах камеры, перед входом судна в шлюз специальными механизмами заградительный элемент опускается в судоходный пролет на высоту, необходимую для удерживания судна;

данная система требует установки высоких пилонов, механизмов подъема и опускания заградительного элемента, а также достаточно сложных узлов соединения заградительного элемента с амортизаторами,

3-я система - заградительный элемент ставится в судоходный пролет и убирается из судоходного пролета посредством поворотной маневровой балки (шлагбаум), для чего на одной стене шлюза устанавливается специальный механизм, обеспечивающий поворот балки (подъем и опускание), на другой стене - специальный фиксатор, который автоматически фиксирует конец заградительного элемента, подаваемый маневровой балкой.

Данная система достаточно сложна и ненадежна. Из-за ветровой нагрузки, неравномерного солнечного нагрева в утренние часы происходит деформация балки, что затрудняет автоматическую фиксацию заградительного элемента.

В существующих предохранительных устройствах недостаточно надежны в работе используемые амортизаторы:

противовесы из-за инерционных сил не обеспечивают постепенное наращивание нагрузки на заградительный элемент, имеют большую величину реактивной силы;

фрикционы исключают возможность после навала возвращения заградительного элемента в первоначальное положение;

гидроцилиндры требуют создания сложной системы перетока жидкости из штоковой полости и выполнения регулярной наладки в ходе эксплуатации.

При эксплуатации всех известных предохранительных устройств наблюдаются отказы как в системах наводки заградительного элемента, так и в системах амортизации.

В качестве прототипа принимаем предохранительное устройство по авт. св. СССР №1079745 от 03.09.82 г., авторы Вознесенский В.А., Кулагин С.Н., заявитель СКТБ "Ленгидросталь".

Цель изобретения - повышение надежности. Эта цель достигается тем, что остановка аварийного судна перед воротами производится встречной волной, которая создается подачей воды в камеру шлюза в момент, предшествующий навалу судна на ворота, при этом для защиты ворот верхней головы путем образования встречной волны воду подают в камеру из верхнего бьефа, а для защиты ворот нижней головы воду подают в камеру из специальных резервуаров, установленных на стенах нижней головы шлюза, при этом подачу воды в камеру производят по специальным галереям, в которых устанавливают быстропадающие затворы, открытие которых производят по сигналу датчиков, установленных на стенах камеры и фиксирующих превышение скорости входящего в камеру судна.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлена схема образования встречной волны для входящего судна перед воротами нижней головы с подачей воды из специальных резервуаров, в плане;

на фиг.2 - схема действия встречной волны на судно в продольном разрезе;

на фиг.3 представлена схема размещения резервуаров с водой на нижней голове шлюза, в плане;

на фиг.4 - то же, в разрезе;

на фиг.5 - схема быстропадающего затвора в разрезе;

на фиг.6 представлена схема формирования встречной волны с попуском воды из верхнего бьефа в разрезе, предусматривающая защиту ворот от удара снизу;

на фиг.7 - то же, в плане;

на фиг.8 представлен расчетный и "аварийный" графики скорости судна.

Для защиты нижних ворот 1 шлюза от удара судном 2 (фиг.1) на стенах шлюза устанавливают датчики 3, которые фиксируют скорость движения судна 2. Место установки датчиков скорости определяется для каждого шлюза из расчетного графика движения судна (фиг.7).

На стенках шлюза (фиг.3, 4) устанавливают резервуары 4, наполненные водой и сопряженные с камерой шлюза водоводами 5. В водоводах 5 устанавливают быстропадающие затворы 6.

Быстропадающий затвор (фиг.5) выполняют в виде секторного затвора, имеющего пролетное строение с прямолинейной обшивкой 7, установленной от шарнира 8 до криволинейной направляющей конструкции 9. При наполненных резервуарах 4 затвор 6 поднят и удерживается подхватом 10.

При нарушении судном расчетной скорости входа в шлюз (фиг.8) датчики 3 дают сигнал, по которому подхваты 10 снимаются и секторный затвор 6 под напором воды на обшивку 7 падает в нишу 11, открывая водоводы 5, при этом по водоводам 5 вода из резервуаров 4 мгновенно поступит в камеру шлюза, образуя волну 12, которая, распространяясь по камере шлюза навстречу входящему судну 2, останавливает его, предотвращая удар в ворота.

Для поддержания необходимого объема воды в резервуарах 4 производят периодическую подкачку воды из камеры.

Для защиты ворот шлюза от удара со стороны нижнего бьефа (фиг.6, 7) в устоях головы шлюза встраивают водоводы 5 с быстропадающими затворами 6. В этом случае остановка судна встречной волной 12 производится подачей воды из верхнего бьефа 13 или из промежуточной камеры в многокамерном шлюзе.